EP3405695A1 - Drehschwingungsdämpfungsanordnung für einen antriebsstrang eines fahrzeugs - Google Patents

Drehschwingungsdämpfungsanordnung für einen antriebsstrang eines fahrzeugs

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EP3405695A1
EP3405695A1 EP16819058.5A EP16819058A EP3405695A1 EP 3405695 A1 EP3405695 A1 EP 3405695A1 EP 16819058 A EP16819058 A EP 16819058A EP 3405695 A1 EP3405695 A1 EP 3405695A1
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EP
European Patent Office
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working space
torsional vibration
damping arrangement
vibration damping
slave cylinder
Prior art date
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EP16819058.5A
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Andreas Orlamünder
Daniel Lorenz
Thomas Dögel
Kyrill Siemens
Erwin Wack
Tobias DIECKHOFF
Markus Terwart
Matthias Reisch
Matthias Arzner
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/104—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted

Definitions

  • the present invention relates to a torsional vibration damping arrangement for a drive train of a vehicle, comprising a primary side to be driven for rotation about a rotation axis and a secondary side coupled to the primary side for rotation about the rotation axis and to relative rotation with respect to each other.
  • Such a torsional vibration damping arrangement is known from DE 10 2006 061 342 A1, in which a primary side and a secondary side coupled to the primary side via a damper fluid arrangement for rotation about an axis of rotation and relative rotation with respect to each other, wherein the damper fluid arrangement has a torque between second damper fluid having a lower compressibility in a first damper fluid chamber arrangement and comprising a second damper fluid with higher compressibility in a second damper fluid chamber arrangement loaded upon pressure increase of the first damper fluid in the first damper fluid chamber arrangement, the second damper fluid chamber arrangement having a plurality of preferably substantially cylindrical chamber units includes, arranged with respect to the first damper fluid chamber assembly radially outwardly and / or radially inwardly and circumferentially successively are provided, wherein in association with each chamber unit a first damper fluid from the second damper fluid separating and substantially radially displaceable in pressure change in the chamber unit separating element is provided.
  • the advantage of this vibration reduction system is the largely arbitrarily low adjustable stiffness, which allows a very good decoupling of the torsional vibrations of the internal combustion engine.
  • the torsional vibrations can not be sufficiently reduced in an unbranched chain oscillator, since even with a lowering close to 0 a lateral stiffness of the vehicle, which belongs to the residual drive train, defines the vibration behavior of the entire drive train. It is the object of the present invention to provide a torsional vibration damping arrangement for a drive train of a vehicle, with which a compact design and low mass moment of inertia, an efficient reduction of torsional vibrations in the torque transmitted in a drive train can be achieved.
  • a torsional vibration damping arrangement for a drive train of a vehicle comprising
  • the displacer unit can consist, for example, of a tangentially arranged pressure cylinder or a rotary piston displacer, such as a vane cell displacer or a gear displacer. Vane displacers have a finite angle of rotation and gear displacers an infinite angle of rotation.
  • the function of the torsional vibration damping arrangement is like follows.
  • a torque with torsional vibrations contained in it is forwarded to the primary mass inertia.
  • the displacer unit which consists primarily of a housing element, a displacer piston and a working space with a volume V1 converts the torque into predominantly fluid pressure when a liquid is used as an active medium. around.
  • the fluid pressure from the rotating Vercardmassenan für für abutan to the non-rotatable damping arrangement, more precisely here to a slave cylinder, mainly consisting of a housing element, a displacer and a working space with a volume V2 on.
  • the slave cylinder can be connected via a stiffness arrangement with a damping mass.
  • the fluid pressure now causes the displacement piston is moved with the effective direction of the fluid pressure. Since the displacer piston is in turn connected to the absorber mass via the rigidity arrangement, antiphase damping of the torsional vibrations takes place, depending on the tuning, and the torsional vibrations are at least partially extinguished.
  • a supply pump such as an oil pressure pump and a pressure accumulator can be connected to the fluid pressure to make a leakage compensation or the other to achieve by a pressure change a load point adjustment and thus an active superposition of a periodic pressure curve.
  • a control device and a control device is required, which is to be put into operative connection with the fluid pressure.
  • the rigidity arrangement of the damping arrangement comprises an energy store, wherein the energy store is an elastically deformable element or a gas-compressible element.
  • the energy store is an elastically deformable element or a gas-compressible element.
  • a steel spring or gaskompressibles element such as a nitrogen oxide gas can be used as a gas spring as an elastically deformable element.
  • the gas spring is advantageous because its force-displacement curve is progressive and has a variable stiffness over the way.
  • in the working space (61) of the displacer unit and in the working space of the slave cylinder is an active medium of a viscous medium or a gas or a combination of a viscous medium and a gas.
  • a viscous medium such as a hydraulic fluid is particularly advantageous because liquids are not compressible and are advantageous as active medium for forwarding in the form of pressure pulses.
  • the alternating torques of the drive unit which are converted by the displacer unit as alternating pressures on the active medium, in this case a hydraulic fluid, can be forwarded directly to the slave cylinder. Since the slave cylinder in turn is in operative connection with the absorber mass arrangement, an advantageous vibration reduction can be achieved thereby.
  • the Verfmassenan Aunt comprises a fixed stiffness with an energy storage, the Primdidträgheit- selement against the action of the energy storage relative to the Sekundärträg- is rotatable element.
  • the Primrivträgheit- selement against the action of the energy storage relative to the Sekundärträg- is rotatable element.
  • the energy store which is installed between the primary inertia element and the secondary inertia element can be arranged parallel or serially to the displacer unit.
  • an elastically deformable element or a gas-compressible element can be used as the energy store of the stiffness arrangement arranged between the primary inertia element and the secondary inertia element.
  • the working space of the displacer unit is operatively connected by means of a connecting line to a working space 71 of the slave cylinder.
  • the connecting line is to be designed so that it is the active medium, ie the liquid, or the gas or a combination of liquid and gas absorbs with a low pumping loss. This means that the alternating pressures of the active medium should not cause an elastic deformation of the connecting line, which could adversely affect the control behavior of Tilger- mass arrangement and thus may also be detrimental to the vibration damping.
  • the connecting line comprises a rotary feedthrough, wherein the rotary feedthrough connects the rotatable about the axis of rotation A working space of the displacer unit and the rotational axis A rotationally fixed working space of the slave cylinder liquid-tight and or gas-tight and mutually rotatable.
  • the damping arrangement may comprise a supply pump and / or a pressure accumulator and / or a control regulation unit, wherein the supply pump and / or the pressure accumulator and / or the control regulation unit is operatively connected to the working space of the slave cylinder.
  • This can be advantageous to compensate for a leakage and or to achieve a load point shift of the absorber mass arrangement.
  • the pressure of the active medium can be changed by the supply pump and the accumulator.
  • control control unit is advantageous, which can regulate the necessary pressure of the active medium.
  • the supply pump may advantageously be an oil pressure pump or a compressor.
  • the control control unit advantageously comprises sensors for pressure detection, pressure control valves and pressure switching valves.
  • the slave cylinder may comprise a load spring element, wherein the load spring element counteracts a direction of action of a volume change V2 of the working space of the slave cylinder acts.
  • This load spring can be designed as a steel spring or as a gas spring. Due to the alternating torque on the displacer, the alternating pressure on the slave cylinder rotatably rotates relative to the axis of rotation A. Assembled arrangement consisting of the absorber mass and Tilgersteifmaschinesan- order excited. With suitable tuning, the absorber mass arrangement acts in a phase-opposed manner and thus at least partially extinguishes the vibrations.
  • the Vermosmassenan eleven comprises a Tilgerbaueria, wherein the Tilgerbaueria is operatively connected to the Primdidträgheit- or with the Sekundärträgheitselement.
  • the Tilgerbaueria can be designed as a pendulum in the centrifugal force field. This can be carried out according to the known principle of Salomon. But it can also be a mass pendulum according to the known principle of Sarazin or any functionally suitable mass pendulum can be used. In principle, the known mass pendulums according to the principle of Salomon or Sarazin are the same in their function. It can also be spoken here of a Saracintilger and Salomontilger.
  • Both mass pendulums are based on the principle of mass displacement relative to its carrier part due to changing speeds.
  • the Salomon tilger is with respect to the radial construction space required s cheaper.
  • Another advantage of Salomon tilger is the simple adaptation of the tuning order by a corresponding design of a web geometry in which moves the mass pendulum.
  • the center of gravity of the mass bodies must be changed, for example, by means of a spring-mounted mass which moves radially outward as the speed increases.
  • centrifugal pendulum for example, a deflection mass pendulum unit, consisting of a deflection mass and an elastic return element with or without variable clamping length, which can also change under centrifugal force, are used.
  • Fig. 2 is a torsional vibration damping arrangement as in Figure 1, but with a load spring in the slave cylinder
  • Fig. 3 is a torsional vibration damping arrangement as in Figure 2, but with a series circuit of displacer unit and fixed stiffness
  • Fig. 4 is a torsional vibration damping arrangement as in Figure 3, but without the fixed stiffness, but with a centrifugal pendulum.
  • FIG. 1 shows a torsional vibration damping arrangement 30 which is installed between a drive unit 1 and a transmission unit 2.
  • the torsional vibration damping arrangement 30 consists primarily of a Verdussenan kann 40 which is rotatable about the axis of rotation A and a damping assembly 50 which is not rotatable about the axis of rotation A, but stationary, for example, in a trunk of a motor vehicle, not shown, positioned.
  • the Verwarsenan effetan elbow 40 here consists of a Primärträgheitselement 4 and a Sekundärträgheitselement 5, both of which are mutually rotatable against the direction of action of a displacer unit 6 and a fixed stiffness parallel thereto 14.
  • the displacer here consists inter alia of a housing element 60, a displacer 62 and a working space with a volume V1.
  • the displacement piston 62 is connected to the primary inertia element 4 and the housing element 60 is connected to the secondary inertia element 5.
  • the displacer 62 moves into the working space 61 and displaces a located in the working space 61 effective medium 63, primarily as a fluid such as hydraulic oil, or a gas, or a combination of hydraulic oil and gas , is executed.
  • active medium 63 is conducted through a connecting line 8 connected to the working space 61 of the displacer unit 6 to a working space 71 having a volume V2 of a slave cylinder 15 of the damping arrangement 50.
  • the connecting line 8 is divided by a rotary feedthrough 9 in a rotatable part and a fixed part, since the displacer unit 6 is rotatable about the axis of rotation A, but the slave cylinder 15 is stationary and thus is not rotatable about the axis of rotation A.
  • the slave cylinder consists here inter alia of a housing member 70 and a displacer 72.
  • the displacer 72 by means of a stiffness techniksanssen 16, which is designed here as energy storage 21 in the form of a steel spring, connected to a damping mass 17.
  • This arrangement of stiffness assembly 16 and absorber mass may also be referred to as an absorber mass arrangement 28, here in the form of a fixed frequency absorber. If the active medium 63 is now displaced in the working space 61, this passes via the connecting line 8 into the working space 71 of the slave cylinder 15 and displaces the displacer 72, which in turn drives the absorber mass arrangement 28.
  • a supply pump 12 for example an oil pressure pump or a compressor, serves for a leakage compensation or also for an active superimposition of a periodic pressure curve, which preferably acts in antiphase.
  • a control control unit 10 is required, which is in operative connection with the active medium 63 and can influence the pressure of the active medium.
  • FIG. 2 shows a torsional vibration damping arrangement 30 as shown in FIG. 1, but with a load spring 18 which acts on the displacer piston 72 against the effective direction of the active medium 63 in the working space 71 of the slave cylinder 15.
  • the load spring 18 as an elastically deformable element, such as a steel spring, shown here, or as a gas spring, not shown here, executed.
  • an additional operating point shift of the effective stiffness arrangement 16 of the absorber mass 17 can be achieved by changing an effective pressure of the active medium 63 against the load spring 18 by the supply pump 12.
  • the absorber mass arrangement 28 acts in antiphase and extinguishes the vibrations at least partially.
  • FIG. 3 shows a torsional vibration damping arrangement 30, as shown in FIG. 2, but with a series connection of the displacer unit 6 and the fixed rigidity 14.
  • the supply pump 12 primarily designed here as an oil pressure pump, is used for leakage compensation or for active superposition of a periodic pressure curve, which preferably acts in antiphase.
  • FIG 4 shows a torsional vibration damping arrangement 30, as shown in Figure 3, but only with the displacer 6 between the Primärträgheitselement 4 and the Sekundärträgheitselement 5, ie without the fixed stiffness 14, but with a Tilgerbauè 20 on the Sekundärträgheitselement 5, here as a Centrifugal pendulum is executed.
  • This embodiment should be understood only as an example.
  • all known centrifugal pendulum pendulums, but also fixed-frequency absorbers, consisting of a stiffness and a mass, are possible.
  • a rotationally fixed to the rotational axis A absorber mass 17 is attached to the slave cylinder 15 with rigidity arrangement 16, which imposes an antiphase pressure course of the stiffness of the load spring element 18 and at least partially extinguishes the vibrations.
  • the regulatory burden of the system is minimal. Due to low stiffness, a damper mass 29 of the damper assembly can be made smaller because the pre-decoupling by the external spring 18 is very good due to the low rigidity.

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Abstract

Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine um eine Drehachse A drehbare Verdrehmassenanordnung (40) und eine außerhalb der Verdrehmassenanordnung (40) angeordnete und mit der Verdrehmassenanordnung (40) wirkverbundene und zur Drehachse A drehfesten Dämpfungsanordnung (50), wobei die Verdrehmassenanordnung (40) ein um die Drehachse A drehbares Primärträgheitselement (4) und ein zu dem Primärträg- heitselement (4) relativ verdrehbares Sekundärträgheitselement (5) und eine Verdrängereinheit (6) umfasst, wobei die Verdrängereinheit (6) einerseits mit dem Primärträgheitselement (4) und andererseits mit dem Sekundärträgheitselement (5) wirkverbunden ist, wobei die Verdrängereinheit (6) einen Arbeitsraum 61 umfasst und wobei durch eine relative Verdrehung des Primärträgheitselements (4) zu dem Sekundärträgheitselement (5) aus einer Ruhelage ein Volumen V1 des Arbeitsraum (61 ) verändert wird, wobei die Dämpfungsanordnung (50) einen Nehmerzylinder (15) mit einem Arbeitsraum (71 ) mit einem Volume V2 umfasst und wobei der Arbeitsraum (71) des Nehmerzylinders (15) mit dem Arbeitsraum (61 ) der Verdrängereinheit (6) wirkverbunden ist, wobei die Dämpfungsanordnung (50) eine Steifigkeitsanord- nung (16) und eine Tilgermasse (17) umfasst, wobei der Nehmerzylinder (15) der Dämpfungsanordnung (50) mittels einer Steifigkeitsanordnung (16) mit der Tilgermasse (17) wirkverbunden ist.

Description

Drehschwingungsdämpfungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend eine zur Drehung um eine Drehachse anzutreibenden Primärseite und eine über ein Wirkmedium mit der Primärseite zur Drehung um die Drehachse und zur Relativdrehung bezüglich einander gekoppelte Sekundärseite.
Aus der DE 10 2006 061 342 A1 ist eine derartige Drehschwingungsdämpfungsan- ordnung bekannt, bei der eine Primärseite und eine über eine Dämpferfluidanord- nung mit der Primärseite zur Drehung um eine Drehachse und zur Relativdrehung bezüglich einander gekoppelte Sekundärseite, wobei die Dämpferfluidanordnung ein ein Drehmoment zwischen der Primärseite und der Sekundärseite übertragendes erstes Dämpferfluid mit geringerer Kompressibilität in einer ersten Dämpferfluidkammeranordnung umfasst sowie ein bei Druckerhöhung des ersten Dämpferfluids in der ersten Dämpferfluidkammeranordnung belastetes zweites Dämpferfluid mit höherer Kompressibilität in einer zweiten Dämpferfluidkammeranordnung umfasst, wobei die zweite Dämpferfluidkammeranordnung eine Mehrzahl vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischer Kammereinheiten umfasst, die bezüglich der ersten Dämpferfluidkammeranordnung radial außen oder/und radial innen und in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordnet sind, wobei in Zuordnung zu jeder Kammereinheit ein das erste Dämpferfluid von dem zweiten Dämpferfluid trennendes und bei Druckveränderung in der Kammereinheit im Wesentlichen radial verlagerbares Trennelement vorgesehen ist. Der Vorteil dieses Schwingungsreduzierungssystems ist die weitgehend beliebig niedrig einstellbare Steifigkeit, die eine sehr gute Entkopplung der Drehschwingungen des Verbrennungsmotors ermöglicht. Jedoch ergibt sich der Nachteil, dass in einem unverzweigten Kettenschwinger trotz niedrigster Steifigkeit die Drehschwingungen nicht hinreichend reduziert werden können, da selbst bei einem Absenken nahe 0 eine Seitenwellensteifigkeit des Fahrzeuges, die zum Restantriebsstrang gehört, das Schwingungsverhalten des gesamten Antriebsstrangs definiert. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehschwingungsdämpfungsan- ordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs vorzusehen, mit welcher bei kompakter Bauart und geringem Masseträgheitsmoment eine effiziente Minderung von Drehschwingungen in dem in einem Antriebsstrang übertragenen Drehmoment erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Drehschwingungsdämp- fungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend
eine um eine Drehachse A drehbare Verdrehmassenanordnung und eine außerhalb der Verdrehmassenanordnung angeordnete und mit der Verdrehmassenanordnung wirkverbundene und zur Drehachse A drehfesten Dämpfungsanordnung, wobei die Verdrehmassenanordnung ein um die Drehachse A drehbares Primär- trägheitselement und ein zu dem Primärträgheitselement relativ verdrehbares Se- kundärträgheitselement und eine Verdrängereinheit umfasst, wobei die Verdrängereinheit einerseits mit dem Primärträgheitselement und andererseits mit dem Sekun- därträgheitselement wirkverbunden ist, wobei die Verdrängereinheit einen Arbeitsraum umfasst und wobei durch eine relative Verdrehung des Primärträgheitsele- ments zu dem Sekundärträgheitselement aus einer Ruhelage ein Volumen V1 des Arbeitsraum verändert wird, wobei die Dämpfungsanordnung einen Nehmerzylinder mit einem Arbeitsraum mit einem Volume V2 umfasst und wobei der Arbeitsraum des Nehmerzylinders mit dem Arbeitsraum der Verdrängereinheit wirkverbunden ist, wobei die Dämpfungsanordnung eine Steifigkeitsanordnung und eine Tilgermasse umfasst, wobei der Nehmerzylinder der Dämpfungsanordnung mittels einer Steifigkeitsanordnung mit der Tilgermasse wirkverbunden ist. Durch eine Trennung der Verdrehmassenanordnung, also dem rotierenden System, und der Dämpfungsanordnung, dem drehfesten System, kann die Verdrehmassenanordnung, kompakt und folglich mit einem geringen Massenträgheitsmoment ausgebildet werden, was sich vorteilhaft auf ein spontanes Ansprechverhalten des Antriebsaggregates auswirken kann. Dabei kann die Verdrängereinheit beispielsweise aus einem tangential angeordneten Druckzylinder oder einem Rotationskolbenverdränger, wie einem Flügelzel- lenverdränger oder einem Zahnradverdränger bestehen. Flügelzellenverdränger haben einen endlichen Verdrehwinkel und Zahnradverdränger einen unendlichen Verdrehwinkel. Dabei ist die Funktion der Drehschwingungsdämpfungsanordnung wie folgt. Von einem Antriebsaggregat, vornehmlich ein Verbrennungsmotor, wird ein Drehmoment mit darin enthaltenen Drehschwingungen an die Primärmassenträgheit weiter geleitet. Bei der Übertragung des Drehmomentes mit den enthaltenen Drehschwingungen an die Sekundärmassenträgheit wandelt die Verdrängereinheit, die vornehmlich aus einem Gehäuseelement, einem Verdrängerkolben und einem Arbeitsraum mit einem Volumen V1 besteht, das Drehmoment in vornehmlich Fluid- druck, wenn als ein Wirkmedium eine Flüssigkeit verwendet wird, um. Über eine Verbindungsleitung und eine Drehdurchführung wird der Fluiddruck von der rotierenden Verdrehmassenanordnung an die drehfeste Dämpfungsanordnung, genauer hier an einen Nehmerzylinder, vornehmlich bestehend aus einem Gehäuseelement, einem Verdrängerkolben und einem Arbeitsraum mit einem Volumen V2 weiter geleitet. Der Nehmerzylinder kann dabei über eine Steifigkeitsanordnung mit einer Tilgermasse verbunden sein. Der Fluiddruck bewirkt nun, dass der Verdrängerkolben mit der Wirkrichtung des Fluiddruckes bewegt wird. Da der Verdrängerkolben wiederum über die Steifigkeitsanordnung mit der Tilgermasse verbunden ist, erfolgt je nach Abstimmung eine gegenphasige Dämpfung der Drehschwingungen und es werden die Drehschwingungen zumindest teilweise ausgelöscht. Weiter kann eine Versorgungspumpe, wie eine Öldruckpumpe und ein Druckspeicher an den Fluiddruck angeschlossen werden um zum einen Leckageausgleich zu tätigen oder auch zum anderen um durch eine Druckänderung eine Lastpunktverstellung und damit eine aktive Überlagerung eines periodischen Druckverlaufes zu erreichen. Hierzu ist eine Steuereinrichtung und eine Regelungseinrichtung erforderlich, die mit dem Fluiddruck in Wirkverbindung zu setzen ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Steifigkeitsanordnung der Dämpfungsanordnung einen Energiespeicher umfasst, wobei der Energiespeicher ein elastisch verformbares Element oder ein gaskompressibles Element ist. Dabei kann als elastisch verformbares Element beispielsweise eine Stahlfeder oder als gaskompressibles Element, beispielsweise ein Stickoxidgas als Gasfeder verwendet werden. Dabei ist die Gasfeder vorteilhaft, da ihre Kraft-Weg Kennlinie progressiv ist und über den Weg eine veränderliche Steifigkeit besitzt. Eine weitere günstige Ausführungsform sieht vor, dass sich im Arbeitsraum (61) der Verdrängereinheit und im Arbeitsraum des Nehmerzylinders ein Wirkmedium aus einem viskosem Medium oder ein Gas oder eine Kombination aus einem viskosem Medium und einem Gas befindet. Hierbei ist ein viskoses Medium, wie beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit besonders vorteilhaft, da Flüssigkeiten nicht kompressibel sind und sich als Wirkmedium zur Weiterleitung in Form von Druckimpulsen vorteilhaft eignen. Somit können die Wechselmomente vom Antriebsaggregat, die von der Verdrängereinheit als Wechseldrücke umgewandelt werden über das Wirkmedium, hier also eine Hydraulikflüssigkeit, direkt an den Nehmerzylinder weitergeleitet werden können. Da der Nehmerzylinder wiederum in Wirkverbindung mit der Tilgermas- senanordnung steht, kann hierdurch eine vorteilhafte Schwingungsreduzierung erzielt werden.
Eine weitere günstige Ausgestaltung sieht vor, dass die Verdrehmassenanordnung eine feste Steifigkeit mit einem Energiespeicher umfasst, wobei das Primärträgheit- selement entgegen der Wirkung des Energiespeichers relativ zu dem Sekundärträg- heitselement verdrehbar ist. Dabei kann als Energiespeicher eine Gasfeder oder ein elastisch verformbares Element, wie eine Stahlfeder, eine Kunststofffeder oder ein bekanntes vergleichbares elastisch verformbares Element verwendet werden.
Dabei kann der Energiespeicher, der zwischen dem Primärträgheitselement und dem Sekundärträgheitselement verbaut ist, parallel oder seriell zu der Verdrängereinheit angeordnet werden.
Wie bereits vorangehend beschrieben kann als Energiespeicher der Steifigkeitsan- ordnung, die zwischen dem Primärträgheitselement und dem Sekundärträgheitselement angeordnet ist ein elastisch verformbares Element oder ein gaskompressibles Element verwendet werden.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Arbeitsraum der Verdrängereinheit mittels einer Verbindungsleitung mit einem Arbeitsraum 71 des Nehmerzylinders wirkverbunden ist. Dabei ist die Verbindungsleitung so auszuführen, dass diese das Wirkmedium, also die Flüssigkeit, oder das Gas oder eine Kombination aus Flüssig- keit und Gas mit einem geringen Pumpverlust aufnimmt. Dies bedeutet, dass die Wechseldrücke des Wirkmediums nicht eine elastische Verformung der Verbindungsleitung verursachen sollen, was sich nachteilig auf das Ansteuerverhalten der Tilger- massenanordnung auswirken könnte und somit auch nachteilig für die Schwingungs- dämpfungs sein kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Verbindungsleitung eine Drehdurchführung umfasst, wobei die Drehdurchführung den um die Drehachse A drehbaren Arbeitsraum der Verdrängereinheit und den zur Drehachse A drehfesten Arbeitsraum des Nehmerzylinders flüssigkeitsdicht und oder gasdicht und zueinander verdrehbar verbindet.
Weiter kann es vorteilhaft sein, dass die Dämpfungsanordnung eine Versorgungspumpe und oder einen Druckspeicher und oder eine Steuerregelungseinheit umfasst, wobei die Versorgungspumpe und oder der Druckspeicher und oder die Steuerregelungseinheit mit dem Arbeitsraum des Nehmerzylinders wirkverbunden ist. Dies kann zum einen vorteilhaft sein um eine Leckage auszugleichen und oder um eine Lastpunktverschiebung der Tilgermassenanordnung zu erreichen. Hierzu kann der Druck des Wirkmediums durch die Versorgungspumpe und den Druckspeicher verändert werden. Hierzu ist auch Steuerregelungseinheit vorteilhaft, die den notwendigen Druck des Wirkmediums regeln kann. Dabei kann die Versorgungspumpe vorteilhaft eine Öldruckpumpe oder ein Kompressor sein. Die Steuerregelungseinheit umfasst vorteilhaft Sensoren zur Druckerkennung, Druckregelventile und Druckschaltventile.
Weiter kann der Nehmerzylinder ein Lastfederelement umfassen, wobei das Lastfederelement entgegen einer Wirkungsrichtung einer Volumenänderung V2 des Arbeitsraumes des Nehmerzylinders wirkt. Hierdurch kann eine zusätzlich Betriebspunktverschiebung der wirksamen Tilgersteifigkeit ermöglicht werden, indem der Flu- iddruck des Wirkmediums in der Verdrängereinheit und im Nehmerzylinder entgegen der Lastfeder erhöht wird. Diese Lastfeder kann als eine Stahlfeder oder auch als eine Gasfeder ausgeführt sein. Durch das Wechselmoment an dem Verdränger wird über den Wechseldruck auf den Nehmerzylinder die zur Drehachse A drehfeste Til- germassenanordnung bestehend aus der Tilgermasse und der Tilgersteifigkeitsan- ordnung angeregt. Bei geeigneter Abstimmung wirkt die Tilgermassenanordnung ge- genphasig und löscht so die Schwingungen zumindest teilweise aus.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Verdrehmassenanordnung eine Tilgerbaugruppe, wobei die Tilgerbaugruppe mit dem Primärträgheit- selement oder mit dem Sekundärträgheitselement wirkverbunden ist. Dabei kann die Tilgerbaugruppe als Pendel im Fliehkraftfeld ausgeführt sein. Das kann nach dem bekannten Prinzip von Salomon ausgeführt sein. Es kann aber auch ein Massependel nach dem bekannten Prinzip von Sarazin oder jedes funktional geeignete Massependel verwendet werden. Grundsätzlich sind die bekannten Massependel nach dem Prinzip von Salomon oder Sarazin von ihrer funktionsweise gleich. Es kann hier auch von einem Sarazintilger und Salomontilger gesprochen werden. Beide Massependel beruhen auf dem Prinzip der Massenverlagerung gegenüber seinem Trägerteil auf Grund sich verändernder Drehzahlen. Der Salomontilger ist bezüglich des radialen Bau räum bedarf s günstiger. Ein weiterer Vorteil beim Salomontilger ist die einfache Anpassung der Abstimmordnung durch eine entsprechende Auslegung einer Bahngeometrie in der sich das Massependel bewegt. Beim Sarazintilger muss dazu der Schwerpunktradius der Massekörper verändert werden z.B. durch eine federnd gelagerte Masse die mit steigender Drehzahl nach radial außen wandert. Es kann aber auch jede andere Bauart an Fliehkraftpendel, beispielsweise eine Aus- lenkungsmassenpendeleinheit, bestehend aus einer Auslenkungsmasse und einem elastischen Rückstellelement mit oder ohne variable Einspannlänge, wobei sich diese auch unter Fliehkrafteinwirkung verändern kann, verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung mit einer Verdrehmassenanordnung und Dämpfungsanordnung
Fig. 2 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung wie in Figur 1 , jedoch mit einer Lastfeder im Nehmerzylinder
Fig. 3 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung wie in Figur 2, jedoch mit einer Reihenschaltung von Verdrängereinheit und fester Steifigkeit
Fig. 4 eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung wie in Figur 3, jedoch ohne die feste Steifigkeit, jedoch mit einem Fliehkraftpendel.
Die Figur 1 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 30, die zwischen einem Antriebsaggregat 1 und einem Getriebeaggregat 2 verbaut ist. Dabei besteht hier die Drehschwingungsdämpfungsanordnung 30 vornehmlich aus einer Verdrehmassenanordnung 40, die um die Drehachse A drehbar ist und einer Dämpfungsanordnung 50, die nicht um die Drehachse A drehbar ist, sondern ortsfest, beispielsweise in einem Kofferraum eines Kraftfahrzeuges, hier nicht dargestellt, positioniert ist. Die Verdrehmassenanordnung 40 besteht hier aus einem Primärträgheitselement 4 und einem Sekundärträgheitselement 5, die beide zueinander gegen die Wirkrichtung einer Verdrängereinheit 6 und einer parallel dazu geschalteten festen Steifigkeit 14 verdrehbar sind. Der Verdränger besteht hier unter anderem aus einem Gehäuseelement 60, einem Verdrängerkolben 62 und einem Arbeitsraum mit einem Volumen V1 . Dabei ist der Verdrängerkolben 62 mit dem Primärträgheitselement 4 und das Gehäuseelement 60 mit dem Sekundärträgheitselement 5 verbunden. Verdreht sich nun das Primärträgheitselement 4 zu dem Sekundärträgheitselement 5, fährt der Verdrängerkolben 62 in den Arbeitsraum 61 ein und verdrängt ein im Arbeitsraum 61 befindliches Wirkmedium 63, das vornehmlich als ein Fluid, wie Hydrauliköl, oder ein Gas, oder eine Kombination aus Hydrauliköl und Gas, ausgeführt ist. Das verdrängte Wirkmedium 63 wird dabei durch eine mit dem Arbeitsraum 61 der Verdrängereinheit 6 verbundenen Verbindungsleitung 8 zu einem Arbeitsraum 71 mit einem Volumen V2 eines Nehmerzylinder 15 der Dämpfungsanordnung 50 geleitet. Dabei wird die Verbindungsleitung 8 durch eine Drehdurchführung 9 in einen drehbaren Teil und einen feststehenden Teil unterteilt, da die Verdrängereinheit 6 um die Drehachse A drehbar ist, jedoch der Nehmerzylinder 15 ortsfest und damit nicht um die Drehachse A drehbar ist. Der Nehmerzylinder besteht hier unter anderem aus einem Gehäuseelement 70 und einem Verdrängerkolben 72. Dabei ist der Verdrängerkolben 72 mittels einer Steif igkeitsanordnung 16, die hier als Energiespeicher 21 in Form einer Stahlfeder ausgeführt ist, mit einer Tilgermasse 17 verbunden. Diese Anordnung von Steif igkeitsanordnung 16 und Tilgermasse kann auch als eine Tilgermassenanordnung 28, hier in Form eines Festfrequenztilgers, bezeichnet werden. Wird nun im Arbeitsraum 61 das Wirkmedium 63 verdrängt, so gelangt dieses über die Verbindungsleitung 8 in den Arbeitsraum 71 des Nehmerzylinders 15 und verdrängt den Verdrängerkolben 72, der wiederum die Tilgermassenanordnung 28 ansteuert. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, da die eigentliche Tilgerfunktion aus der rotierenden Verdrehmassenanordnung ausgelagert ist, so dass das Massenträgheitsmoment der Verdrehmassenanordnung gering gehalten werden kann, was sich wiederum vorteilhaft auf ein spontanes Ansprechverhalten des Antriebsaggregates auswirken kann.
Eine Versorgungspumpe 12, beispielsweise eine Öldruckpumpe oder ein Kompressor, dient für einen Leckageausgleich oder auch zu einer aktiven Überlagerung eines periodischen Druckverlaufes, der vorzugsweise gegenphasig wirkt. Hierzu sind jedoch eine Steuerregelungseinheit 10 erforderlich, die mit dem Wirkmedium 63 in Wirkverbindung steht und Einfluss auf den Druck des Wirkmediums nehmen kann.
Die Figur 2 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 30 wie in Figur 1 gezeigt, jedoch mit einer Lastfeder 18, die auf den Verdrängerkolben 72 entgegen der Wirkrichtung des Wirkmediums 63 im Arbeitsraum 71 des Nehmerzylinders 15 wirkt. Dabei kann die Lastfeder 18 als ein elastisch verformbares Element, wie beispielsweise eine Stahlfeder, hier dargestellt, oder als eine Gasfeder, hier nicht dargestellt, ausgeführt sein. Hierdurch kann eine zusätzliche Betriebspunktverschiebung der wirksamen Steifig- keitsanordnung 16 der Tilgermasse 17 erreicht werden, indem ein wirksamer Druck des Wirkmediums 63 entgegen der Lastfeder 18 durch die Versorgungspumpe 12 verändert wird. Liegt nun ein Wechselmoment an der Verdrehmassenanordnung 40, hervorgerufen durch das Antriebsaggregat 1 , vornehmlich ein Verbrennungsmotor, an, so wird dieses Wechselmoment an der Verdrängereinheit 6 in einen Wechseldruck umgewandelt und auf den Nehmerzylinder 15 übertragen, der wiederum die Tilgermassenanordnung 28, hier bestehend aus der Steif igkeitsanordnung 16 und der Tilgermasse 17 anregt. Bei geeigneter Abstimmung wirkt die Tilgermassenanordnung 28 gegenphasig und löscht so die Schwingungen zumindest teilweise aus.
Die Figur 3 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 30, wie in Figur 2 gezeigt jedoch mit einer Reihenschaltung von der Verdrängereinheit 6 und der festen Steifigkeit 14. Durch die Reihenschaltung der Verdrängereinheit 6 zu der festen Steifigkeit 14 wirkt die Tilgermassenanordnung 28 aus dem stehenden System auslöschend auf das Wechselmoment, das über die feste Steifigkeit 14 eingeleitet wird. Die Versorgungspumpe 12, vornehmlich hier als eine Öldruckpumpe ausgeführt, dient zum Leckageausgleich oder zur aktiven Überlagerung eines periodischen Druckverlaufes, der vorzugsweise gegenphasig wirkt.
Auch hier eine Betriebspunktverschiebung möglich, da der Nehmerzylinder 15 ein Lastfederelement 18 aufweist.
Die Figur 4 zeigt eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung 30, wie in Figur 3 dargestellt, jedoch nur mit dem Verdränger 6 zwischen dem Primärträgheitselement 4 und dem Sekundärträgheitselement 5, also ohne die feste Steifigkeit 14, jedoch mit einer Tilgerbaugruppe 20 an dem Sekundärträgheitselement 5, die hier als ein Fliehkraftpendel ausgeführt ist. Dabei soll diese Ausführungsform nur beispielhaft verstanden werden. Es sind hierfür alle bekannten Fliehkraftpendel, aber auch Festfre- quenztilger, bestehend aus einer Steifigkeit und einer Masse möglich. Auch bei dieser Ausführungsform ist an dem Nehmerzylinder 15 eine zur Drehachse A drehfeste Tilgermasse 17 mit Steifigkeitsanordnung 16 angebracht, der der Steifigkeit des Lastfederelements 18 einen gegenphasigen Druckverlauf aufprägt und die Schwingungen zumindest teilweise auslöscht. Bei einer geeigneter Abstimmung, beispiels- weise auf die hauptanregende Ordnung oder Frequenz des Antriebsaggregates 1 , hier der Verbrennungsmotors, ist der Regelungsaufwand des Systems minimal. Aufgrund einer niedrigen Steifigkeit kann eine Tilgermasse 29 der Tilgerbaugruppe kleiner gewählt werden, da die Vorentkopplung durch die externe Feder 18 aufgrund der niedrigen Steifigkeit sehr gut ist.
Bezuqszeichen Antriebsaggregat
Getriebeaggregat
Primärträgheitselement
Sekundärträgheitselement
Verdrängereinheit
Verbindungsleitung
Drehdurchführung
Steuerregelungseinheit
Druckspeicher
Versorgungspumpe
feste Steifigkeit
Nehmerzylinder
Steifigkeitsanordnung
Tilgermasse
Lastfederelement
Tilgerbaugruppe
Energiespeicher
Energiespeicher
Energiespeicher
Energiespeicher
Tilgermassenanordnung
Tilgermasse
Drehschwingungsdämpfungsanordnung Verdrehmassenanordnung
Dämpfungsanordnung
Gehäuseelement
Arbeitsraum
Verdrängerkolben
Wirkmedium
Gehäuseelement
Arbeitsraum 72 Verdrängerkolben
81 Arbeitsraum
83 gaskompressibles Element
84 elastisch verformbares Element
90 Federanordnung
V1 Volumen
V2 Volumen
A Drehachse

Claims

Patentansprüche
1. Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
eine um eine Drehachse A drehbare Verdrehmassenanordnung (40) und eine außerhalb der Verdrehmassenanordnung (40) angeordnete und mit der Verdrehmassenanordnung (40) wirkverbundene und zur Drehachse A drehfesten Dämpfungsanordnung (50), wobei die Verdrehmassenanordnung (40) ein um die Drehachse A drehbares Primärträgheitselement (4) und ein zu dem Primärträgheitselement (4) relativ verdrehbares Sekundärträgheitselement (5) und eine Verdrängereinheit (6) umfasst, wobei die Verdrängereinheit (6) einerseits mit dem Primärträgheitselement (4) und andererseits mit dem Sekundärträgheitselement (5) wirkverbunden ist, wobei die Verdrängereinheit (6) einen Arbeitsraum 61 umfasst und wobei durch eine relative Verdrehung des Primärträgheitselements (4) zu dem Sekundärträgheitselement (5) aus einer Ruhelage ein Volumen V1 des Arbeitsraum (61 ) verändert wird, wobei die Dämpfungsanordnung (50) einen Nehmerzylinder (15) mit einem Arbeitsraum (71) mit einem Volume V2 umfasst und wobei der Arbeitsraum (71) des Nehmerzylinders (15) mit dem Arbeitsraum (61) der Verdrängereinheit (6) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsanordnung (50) eine Steifigkeitsanordnung (16) und eine Tilgermasse (17) umfasst, wobei der Nehmerzylinder (15) der Dämpfungsanordnung (50) mittels einer Steifigkeitsanordnung (16) mit der Tilgermasse (17) wirkverbunden ist.
2. Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeitsanordnung (16) der Dämpfungsanordnung (50) einen Energiespeicher (21 ) umfasst, wobei der Energiespeicher (21) ein elastisch verformbares Element oder ein gaskompressibles Element ist.
3. Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Arbeitsraum (61 ) der Verdrängereinheit (6) und im Arbeitsraum (71 ) des Nehmerzylinders (15) ein Wirkmedium (63) bestehend aus einem viskoses Medium oder einem Gas oder eine Kombination aus einem viskosem Medium und einem Gas befindet.
4. Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehmassenanordnung (40) eine feste Steifigkeit (14) mit einem Energiespeicher (22) umfasst, wobei das Primärträgheit- selement (4) entgegen der Wirkung des Energiespeichers (22) relativ zu dem Sekun- därträgheitselement (5) verdrehbar ist.
5. Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (22) parallel oder seriell zu der Verdrängereinheit (6) angeordnet ist.
6. Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (22) ein elastisch verformbares Element oder ein gaskompressibles Element ist.
7. Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (61 ) der Verdrängereinheit (6) mittels einer Verbindungsleitung (8) mit einem Arbeitsraum 71 des Nehmerzylinders (15) wirkverbunden ist.
8. Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (8) eine Drehdurchführung (9) umfasst, wobei die Drehdurchführung (9) den um die Drehachse A drehbaren Arbeitsraum (61 ) der Verdrängereinheit (6) und den zur Drehachse A drehfesten Arbeitsraum (71 ) des Nehmerzylinders (15) flüssigkeitsdicht und oder gasdicht und zueinander verdrehbar verbindet.
9. Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsanordnung (50) eine Versorgungspumpe (12) und oder einen Druckspeicher (1 1 ) und / oder eine Steuerregelungseinheit (10) umfasst, umfasst, wobei die Versorgungspumpe (12) und oder der Druckspeicher (1 1 ) und / oder die Steuerregelungseinheit (10) mit dem Arbeitsraum (71 ) des Nehmerzylinders (15) wirkverbunden ist.
10. Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nehmerzylinder (15) ein Lastfederelement (18) umfasst, wobei das Lastfederelement (18) entgegen einer Wirkungsrichtung einer Volumenänderung V2 des Arbeitsraumes (71 ) des Nehmerzylinders (15) wirkt.
1 1 . Drehschwingungsdämpfungsanordnung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehmassenanordnung (40) eine Tilgerbaugruppe (20) umfasst, wobei die Tilgerbaugruppe mit dem Primärträgheit- selement (4) oder mit dem Sekundärträgheitselement (5) wirkverbunden ist.
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